O método mais econômico de tratamento de esgoto é por digestão bacteriana. Num estágio intermediário na conversão de nitrogênio orgânico em nitratos, é conhecido que as células das bactérias Nitrosomonas metabolizam compostos de amônia dentro do tecido celular e expelem nitrito como subproduto de acordo com a reação global:
Se 20.000 kg de água de esgoto contendo
de íons amônio em massa forem alimentados num tanque inoculado com a bactéria, quantos quilogramas de tecido celular são produzidos, supondo que
do
seja consumido?
[Resp: 108,4 Kg]
[Resp: 108,4 Kg]
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que rolou no enunciado. Temos a reação de crescimento das bactérias Nitrosomonas:
O conteúdo aqui é este “estoquiometria” de reação química, mais um tiquinho de cálculos de massa (porcentagem e rendimento). A ideia é descobrir quantos kg de tecido celular (C₅H₇O₂N) surgem quando a gente joga 20 000 kg de efluente com 5% de NH₄⁺ e só 95% desse NH₄⁺ é consumido.
Passo 2
Primeiro, calcula a massa de íons amônio (NH₄⁺) disponível no início:
Massa total de efluente = 20 000 kg
Percentual de NH₄⁺ = 5%
Logo,
Massa total de efluente = 20 000 kg
Percentual de NH₄⁺ = 5%
Logo,
Passo 3
Só que as bactérias consomem 95% desse NH₄⁺, então:
Passo 4
Agora convertemos essa massa de NH₄⁺ consumido em mols. A massa molar do NH₄⁺ é:
Transformando 950 kg em gramas (950 000 g) e dividindo pela massa molar:
Passo 5
Na reação, 55 mol de NH₄⁺ geram 1 mol de C₅H₇O₂N. Então os mols de biomassa formados são:
Passo 6
Agora convertendo esses mols de C₅H₇O₂N em massa. Primeiro calculamos a massa molar do tecido celular:
Multiplicando:
Que em kg dá cerca de 108,4 kg.
Resposta
A produção de tecido celular é de aproximadamente 108,4 kg.